JP2005228128A - 生産スケジューリング方法、装置、及び、コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】各生産工程における精度の高い生産計画を作成すると共に、各生産工程における負荷をバランスさせる生産スケジューリング技術を提供する。
【解決手段】素材から製品に至る複数の通過工程及びその通過割合を考慮した通過工程モデル５２を計算機４０内に作成して記憶することにより、追加工程発生による影響を考慮した予測処理時刻を計算機により算出して、各生産工程における生産計画を作成すると共に、負荷バランスの調整を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明は、素材から製品を製造する過程において、生産工程が追加・変更となる製造プロセスの、各生産工程のスケジューリング方法、装置、及び、コンピュータプログラムに関する。

例えば鋼板製品の一つである厚板は、需要家からの同種の注文を取り纏めた後、出鋼−圧延−切断−熱処理等の複数の生産工程を経て製品となる。その生産計画は、品種や規格に応じた標準の製造工程を予め設定し、その標準工程に従って操業を進めている。

例えば、製造時刻を予測する方法として、特許文献１では、製造実績に基づいて、１つ前の製造物の製造が終了してから次の製造物の製造が終了するまでに要した実績時間を製造物の種類別に登録しておき、製造予定の製造物の製造終了時刻を予測することにより、製造時刻を予測している。

ところが、複数の生産工程の負荷バランスが考慮されていないため、負荷が少ない場合、その生産工程の設備稼働率が低下し、過負荷の場合、その生産工程を経由する製品に係る製造計画が遅延するという問題が発生していた。

そのため、特許文献２では、製品を供給する時刻並びに素材を経由させる生産工程及び順序に基づいて、素材について対応する各生産工程を経由させるべき量と予測処理時刻を求め、その生産工程で単位期間中に処理し得る製品素材の量とを比較し、その比較結果に基づいて製品要求の優先度を定めて生産計画を作成する方法が提案されている。

特開平１０−２４９６８１号公報 特開平１１−２４５１４２号公報

ところで、例えば疵の発生や設備トラブルによる生産工程の追加や変更が発生した場合、オペレータは次工程以降の指示を修正している。図１３に示した、スラブ１０本から５０枚の厚板製品を製造する例では、出鋼段階にて表面疵スラブ３本が発生し、スラブ２本は“手入１”工程を追加し、スラブ１本は再度素材計算から製造し直しの指示を出している。又、切断後の３５枚の板について、５枚の形状不良が発生し、“手入２”工程を追加している。そのため、熱処理工程では、当初処理量は５０枚の予定であったが、３０枚、５枚、１０枚、５枚と分散して搬入されることになり、稼働率が変動することになる。そこで、オペレータは、３０枚に対して処理量不足を補うための代替品補充や、５枚、１０枚、５枚に対して処置割込み等の再スケジューリングを行なっている。

通常、鉄鋼製品では、上記のように、主として品質不良に起因して、同種の製品でも通過する生産工程が変更になる場合が多々ある。しかし、従来技術では、生産工程の変更に対する対策が不十分なため、予測処理時刻に対する精度が不足し、負荷バランスを調整することが難しかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、各生産工程における精度の高い生産計画を作成すると共に、各生産工程における負荷をバランスさせる生産スケジューリング技術を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、素材から製品に至る複数の通過工程及びその通過割合を考慮したモデルを作成することにより、追加工程発生による影響を考慮した予測処理時刻を算出し、各生産工程における生産計画を作成すると共に、負荷バランスの調整を行なうものである。

即ち、本発明は、複数の通過工程を経由して同種の製品を製造可能な製造プロセスの各生産工程における生産スケジュールの計算機による作成方法において、各通過工程の素材から製品となるまでに経由する生産工程、その順番及び処理時間を表現すると共に、複数の通過工程間における通過割合を表現する通過工程モデルを計算機内に作成して記憶し、製造指示された複数の製品に対して、製品毎に、目標製造期日と上記通過工程モデルの各生産工程における処理時間から各生産工程の予測処理時刻を計算機により算出して、各生産工程における予測処理時刻の早い素材から処理するように計算機内で並べることにより、前記課題を解決している。

本発明は、又、複数の通過工程を経由して同種の製品を製造可能な製造プロセスの各生産工程における生産スケジュールの計算機による作成装置において、各通過工程の素材から製品となるまでに経由する生産工程、その順番及び処理時間を表現すると共に、複数の通過工程間における通過割合を表現する通過工程モデルを計算機内に作成し、記憶する手段と、製造指示された複数の製品に対して、製品毎に、目標製造期日と上記通過工程モデルの各生産工程における処理時間から各生産工程の予測処理時刻を計算機により算出して、各生産工程における予測処理時刻の早い素材から処理するように計算機内で並べる手段と、を備えることにより、同じく前記課題を解決している。

又、素材から製品となるまでに経由する途中の生産工程の実績が得られた段階で、通過工程モデルを用いて予測していた当該製品に対する予測処理時刻及び通過割合を計算機内で各々実績値に置き換えて、それ以降の生産工程やその予測処理時刻を修正するようにしている。

又、所要の生産工程がグループ単位で生産を行なう場合、計算機内で該当するグループ単位の作業順を優先させた後、予測処理時刻の順番で予測処理時刻を修正するようにしている。

又、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、当該生産工程における予測処理時刻を計算機内で早期化あるいは遅延させると共に、それ以降の生産工程における予測処理時刻を計算機内で修正するようにしている。

又、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、あるいは、処理能力に到達しない場合、製造指示された製品あるいは製造指示された製品の目標製造期日を計算機内で変更するようにしている。

本発明は、又、前記の生産スケジューリング方法を実施するためのコンピュータプログラムを提供するものである。

本発明は、又、前記の生産スケジューリング装置を実現するためのコンピュータプログラムを提供するものである。

本発明は、製造仕様から決定される予定通過工程に加えて、手入等の追加生産工程を加えた複数の通過工程を考慮した通過工程モデルを計算機内に作成するため、対象製品の素材から製造完了までに経由する生産工程を精度良く予測できる。その結果、一定期間に製造しなければならない製品について、各生産工程における処理量を積上げることにより、各生産工程における個々の製品の予定処理完了時刻を精度良く予測できる。

又、各生産工程における個々の予定処理完了時刻を予測することにより、各生産工程における作業計画を精度良く作成できるため、各生産工程間の負荷バランスを把握することができる。そのため、各生産工程間の負荷バランスが不適切な場合、一定期間に製造する製品を通過工程が異なる他の製品へ変更したり、製造期日を変更することにより、負荷バランスを改善し、稼働率を高くすることが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１に、本実施形態の生産スケジュールを作成するためのシステム構成を示す。

本実施形態のシステムの演算処理は、当該システムのコンピュータのＣＰＵ（中央演算処理装置）４０で実行され、製造指示オーダー作成演算部４２、通過工程モデル作成部４４、通過工程予測時刻演算部４６、作業計画作成演算部４８の各演算機能部から構成される。

顧客からの受注データ１２は、本システムとは異なる受注システム１０から通信回線等を使用して、本システムに伝送、受信され、受注データとして、記憶装置に格納されている。又、通過工程実績時刻２２も、本システムと異なる過去の操業データを管理している操業管理システム２０から通信回線等を使用して、本システムに伝送、受信されて、記憶装置に記憶されている。通過工程実績時刻２２は、現在製造中の製品に関して、これまで通過した工程の実績時刻であり、以降の生産工程での予測処理時刻を変更するために使用されるものである。

前記製造指示オーダー作成演算部４２は、記憶装置に格納されている受注データ１２を読み出し、製造指示データ５０を作成し、記憶装置に記憶する処理を行なう。

前記通過工程モデル作成部４４は、各工程における製造品種、処理順、処理時間、通過割合等のデータが予め記憶されている生産工程マスターデータ３０を読み込み、通過工程モデル５２を作成し、記憶装置に記憶する処理を行なう。この生産工程マスターデータ３０は、図示していないが、操業実績が蓄積されている操業管理システム２０から定期的に取り込んで、過去の実績に基づいて定期的に更新される。

前記通過工程予測時刻演算部４６は、記憶装置に記憶されている製造指示データ５０、通過工程モデル５２、通過工程実績時刻２２を読み込み、各工程の通過工程予測時刻データ５４を作成する処理を行なう。

更に、前記作業計画作成演算部４８は、通過工程予測時刻データ５４に基づいて、作業計画を作成し、作業計画出力部６０に結果を出力する。

以下、作用を説明する。

図２に全体の手順を示す如く、まず初めに、顧客から受注したオーダーのうち、該当期間内に製造する製造指示オーダーを切出す（ステップ１００）。

次に、上記製造指示オーダーの各々について、通過工程モデル５２を使用して通過工程予測を行なう（ステップ１２０）。通過工程モデルとは、図３に示すように、生産工程１、…、生産工程Ｎのうち、製造指示されて製造完了するまでに経由する生産工程、その順番及び処理時間、複数の通過工程の通過割合を表現するものである。同図では通過工程間の通過割合は省略しているが、通過工程について、工程２において（２−ａ）、（２−ｂ）、（２−ｃ）と３つに分岐すると共に、工程５において（５−ａ）、（５−ｂ）と２つに分岐する様子を示している。その結果、当該製品について、下記の４つの通過工程とその比率がわかり、各通過工程における各々の生産工程での処理時刻を予想することができる。

（通過工程１）１→２→４→５→７→８
（通過工程２）１→２→４→５→６→７→８
（通過工程３）１→２→３→４→５→７→８
（通過工程４）１→２→１→２→４→５→７→８

なお、通過工程の途中の生産工程に至った製品については、計画値と実績値の差により、それ以降の生産工程における予測処理時刻を修正する（図２のステップ１１０、１１２）。図４に、予測処理時刻と実績処理時刻に差が発生した場合の実績反映例を示す。同図では、工程１において、計画よりも遅れて時刻Ａで、処理が完了している。この時、工程２以降の予測処理時刻を計画値と実績値の差分だけ修正している。又、図５に、通過工程間の通過割合に誤差が発生した場合の実績反映例を示す。同図では、（２−ａ）、（２−ｂ）、（２−ｃ）の通過割合が、計画では７０：２０：１０の比率であったが、実績では９０：１０：０の比率となった場合を示している。これにより、通過工程（２−ａ）の比率を７０％から９０％、通過工程（２−ｂ）の比率を２０％から１０％、通過工程（２−ｃ）の比率を１０％から０％へ変更する。通過比率０％とは、当該製品の生産スケジュールを計画する上で、それ以降の生産工程は考慮しなくてもよいことを意味する。

この通過工程モデル５２は、図１に示した生産工程マスターデータ３０に基づいて作成される。生産工程マスターデータ３０は、例えば、過去の実績データに基づいて、各オーダー製品を生産するために通過すべき各工程、その各工程での作業に必要な所要日数をデータベース化し、それに基づいて標準的な、基準割合、基準処理日数を図６に示すようにテーブル化したものであり、記憶装置に記憶されている。このデーブルは、各製品オーダーに対応して作成されている。

通過工程モデル５２は、製品オーダーに対応して、この生産工程マスターデータ３０から各製品オーダーに該当する通過工程パターンを抽出し、その製造指示を受けてから、どのようなスケジュールで各工程を通過していくか、作成されるものである。

次に製造指示されたオーダーについて、各生産工程における予測処理時刻の積上げを行なう（図２のステップ１３０）。図７では、製品Ａ、Ｂ、Ｃについて示している。各生産工程における予測処理時刻を算出した結果、例えば同図工程４の処理順はＡ→Ａ→Ｂ→Ａ→Ｃ→Ｂ→Ｂであることが、予測処理時刻と共に明らかになる。同様の処理を、製造指示された全てのオーダーについて行なうことにより、各生産工程における予測処理時刻及び処理順が明らかになる。

次に各生産工程における作業計画を作成する（図２のステップ１４０）。上記予測処理時刻により算出された処理量全てを処理する能力がある生産工程においては、これまでに算出した予測処理時刻及び処理順が、当該生産工程における作業計画となる。

しかし、生産工程によっては、同種の製品を纏めてグループ単位で処理する方が生産効率の良い場合がある。図８、図９は、生産工程５において、同種の製品をグループ単位で処理する場合の予測処理時刻の修正方法を示す。図８は、グループＸに属する製品の通過工程モデルによる予測処理時刻Ｂ、Ｃ、ＤがグループＸの処理枠と一致する場合を示す。このような場合は、予測処理時刻Ｂ、Ｃ、Ｄをそのまま使用する。図９は、グループＸに属する製品の通過工程モデルによる予測処理時刻Ｃ、ＤがグループＸの処理枠と一致しない場合を示す。この場合、当該製品の予測処理時刻Ｃ、Ｄは、当該グループの処理順に従って、次の当該グループの処理枠へ遅延させ、予測処理時刻をＣ’、Ｄ’とする。当初の予測処理時刻Ｃ、Ｄには、Ｙ、Ｚグループの製品を、Ｙ、Ｚグループの各々の処理順に従って繰り上げて処理する。

又、生産工程における要処理量が当該生産工程の処理能力を超える場合、超えた部分の処理は遅れざるを得ない。従って、処理能力を超える部分については、図１０に示すように、上記のグループ単位の処理と同様に、予測処理時刻を処理順に従って遅延させる。

上記のような各生産工程の制約を考慮して修正した予測処理時刻及び処理順が、各生産工程における作業計画である。

次に、各生産工程における上記作業計画に基づき、各生産工程における負荷を算出する（図２のステップ１５０）。図１１に示すように、上工程における処理時刻を変更した結果、下工程の作業負荷が変化する場合がある。本処理では、これらの変化を考慮した各生産工程における作業負荷を算出して、所定の稼働率を維持できない場合は、製造期日を変更することにより、上工程における処理順の変更（図２のステップ１５２）や製造指示されたオーダーの削除、追加（ステップ１５４）を行なう。

本発明による実施例を、厚板の手入工程を例にとり、図１２を用いて説明する。従来技術では、品質チェックの結果、追加工程となる手入工程については、手入発生率が高い鋼種Ｂ、鋼種Ｅを連続させると手入工程の負荷が高くなるという認識はあったが、鋼種Ｂ、鋼種Ｅの通過工程が異なる場合、実際の手入工程に到達する段階において、手入工程の負荷がどの程度になるのか把握することは難しかった。そのため、出鋼において、同図（ａ）に示すように、鋼種Ｂと鋼種Ｅを連続してはいないが、通過工程が異なるため、鋼種Ｂが手入工程に到達する時刻が鋼種Ｅと重なり、手入工程の能力不足による処理遅延や滞留品による置場不足を引き起こしていた。本発明による方法では、鋼種Ｂ、鋼種Ｅによる手入工程における作業負荷を精度良く予測することができるため、同図（ｂ）に示すように、出鋼において、鋼種Ｅの順番を鋼種Ａと鋼種Ｂの間に変更することにより、手入工程における過負荷を防止することができる。

本発明によれば、各生産工程における予測処理時刻及び負荷を精度良く予測できるため、負荷量が少ない生産工程については負荷量を増大し、負荷量の多い生産工程については負荷量を分散させる等の処理を行なえるため、各生産工程間の負荷バランスを均一にできる。その結果、生産工程の稼働率が向上すると共に、生産計画の遅延を防止できる。

なお、本発明は、鉄鋼製品の一つである厚板製品について説明したが、薄板製品等、他製品についても同様に適応可能である。又、鉄鋼製品のみならず、生産工程において品質に応じて生産工程を追加、変更する製品の生産スケジューリング（例えば半導体製品）についても、同様に適用可能である。

本発明の実施形態の構成を示すブロック図 前記実施形態の具体的処理を説明する流れ図 本発明における通過工程モデルを説明する図 本発明における通過工程モデルの実績反映方法の１例を説明する図 本発明における通過工程モデルの実績反映方法の１例を説明する図 本発明における生産工程マスターデータの例を示す図 本発明における予測処理時刻の積上げ方法を説明する図 本発明における各生産工程における作業計画作成方法を説明する図 本発明における各生産工程における作業計画作成方法を説明する図 本発明における各生産工程における作業計画作成方法を説明する図 本発明における各生産工程における作業負荷算出方法を説明する図 本発明による実施例を説明する図 従来技術における課題を説明する図

符号の説明

１０…受注システム
１２…受注データ
２０…操業管理システム
２２…通過工程実績時刻
３０…生産工程マスターデータ
４０…ＣＰＵ（中央演算処理装置）
４２…製造指示オーダー作成演算部
４４…通過工程モデル作成部
４６…通過工程予測時刻演算部
４８…作業計画作成演算部
５０…製造指示データ
５２…通過工程モデル
５４…通過工程予測時刻データ
６０…作業計画出力部

Claims (12)

1. 複数の通過工程を経由して同種の製品を製造可能な製造プロセスの各生産工程における生産スケジュールの計算機による作成方法において、
   各通過工程の素材から製品となるまでに経由する生産工程、その順番及び処理時間を表現すると共に、複数の通過工程間における通過割合を表現する通過工程モデルを計算機内に作成して記憶し、
   製造指示された複数の製品に対して、製品毎に、目標製造期日と上記通過工程モデルの各生産工程における処理時間から各生産工程の予測処理時刻を計算機により算出して、各生産工程における予測処理時刻の早い素材から処理するように計算機内で並べることを特徴とする生産スケジューリング方法。
2. 請求項１において、素材から製品となるまでに経由する途中の生産工程の実績が得られた段階で、通過工程モデルを用いて予測していた当該製品に対する予測処理時刻及び通過割合を計算機内で各々実績値に置き換えて、それ以降の生産工程やその予測処理時刻を修正することを特徴とする生産スケジューリング方法。
3. 請求項１又は２において、所要の生産工程がグループ単位で生産を行なう場合、計算機内で該当するグループ単位の作業順を優先させた後、予測処理時刻の順番で予測処理時刻を修正することを特徴とする生産スケジューリング方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、当該生産工程における予測処理時刻を計算機内で早期化あるいは遅延させると共に、それ以降の生産工程における予測処理時刻を計算機内で修正することを特徴とする生産スケジューリング方法。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、あるいは、処理能力に到達しない場合、製造指示された製品あるいは製造指示された製品の目標製造期日を計算機内で変更することを特徴とする生産スケジューリング方法。
6. 複数の通過工程を経由して同種の製品を製造可能な製造プロセスの各生産工程における生産スケジュールの計算機による作成装置において、
   各通過工程の素材から製品となるまでに経由する生産工程、その順番及び処理時間を表現すると共に、複数の通過工程間における通過割合を表現する通過工程モデルを計算機内に作成し、記憶する手段と、
   製造指示された複数の製品に対して、製品毎に、目標製造期日と上記通過工程モデルの各生産工程における処理時間から各生産工程の予測処理時刻を計算機により算出して、各生産工程における予測処理時刻の早い素材から処理するように計算機内で並べる手段と、
   を備えたことを特徴とする生産スケジューリング装置。
7. 請求項６において、素材から製品となるまでに経由する途中の生産工程の実績が得られた段階で、通過工程モデルを用いて予測していた当該製品に対する予測処理時刻及び通過割合を計算機内で各々実績値に置き換えて、それ以降の生産工程やその予測処理時刻を修正するようにされていることを特徴とする生産スケジューリング装置。
8. 請求項６又は７において、所要の生産工程がグループ単位で生産を行なう場合、計算機内で該当するグループ単位の作業順を優先させた後、予測処理時刻の順番で予測処理時刻を修正するようにされていることを特徴とする生産スケジューリング装置。
9. 請求項６乃至８のいずれかにおいて、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、当該生産工程における予測処理時刻を計算機内で早期化あるいは遅延させると共に、それ以降の生産工程における予測処理時刻を計算機内で修正するようにされていることを特徴とする生産スケジューリング装置。
10. 請求項６乃至８のいずれかにおいて、予測処理時刻から算出される所定期間内の処理量が、各生産工程における処理能力を越える場合、あるいは、処理能力に到達しない場合、製造指示された製品あるいは製造指示された製品の目標製造期日を計算機内で変更するようにされていることを特徴とする生産スケジューリング装置。
11. 請求項１乃至５のいずれかに記載の生産スケジューリング方法を実施するためのコンピュータプログラム。
12. 請求項６乃至１０のいずれかに記載の生産スケジューリング装置を実現するためのコンピュータプログラム。

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